CN108249561A - 一种教学用曝气充氧装置 - Google Patents

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唐沈
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梁美娜
朱宗强
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Abstract

本发明公开了一种教学用曝气充氧装置，包括：底座、竖直设于底座上方的曝气筒、与外部水源连通的水箱、与曝气筒底部通过管道连通的空气泵；所述曝气筒的最低端与水箱通过水管连通，所述水管上设有液体泵以及液体阀，且所述曝气筒底部安装有曝气头。该教学用曝气充氧装置在整个曝气充氧过程中，通过转子流量计可以调节空气流量，并且采用的空气泵耗电量小，产生噪声小，有利于实验教学；同时溢流管可以防止水位过高，水位过高时溢流回水箱，可以重复使用。该曝气充氧装置具有结构简单、便于操作、可拆卸并多次使用的优点。

Description

一种教学用曝气充氧装置
【技术领域】
本发明属于教学设备领域，具体涉及一种教学用曝气充氧装置。
【背景技术】
曝气是人为地通过一些设备加速向水中传递氧的过程，是活性污泥系统的一个重要环节。曝气设备的作用是使空气、活性污泥和污染物三者充分混合，使活性污泥处于悬浮状态，促使氧气从气相转移到液相，再从液相转移到活性污泥上，保证微生物有足够的氧进行新陈代谢。
由于氧的供给是保证生化处理过程正常进行的主要因素之一，因此，工程设计人员和操作管理人员常通过实验测定氧的总转移系数KLa，评价曝气设备的供氧能力和动力效率。
二级生物处理厂(站)中，曝气充氧电耗占全厂动力消耗的60％-70％，因而，目前高效节能型曝气设备的研制是污水生物处理技术领域面临的一个重要课题，因此曝气设备充氧性能实验是高校水污染控制工程的核心实验之一，一种造价低、可多次重复使用的曝气充氧实验装置迫在眉睫。然而现如今并没有一款专供教学或研究用的曝气充氧装置。
【发明内容】
为了解决上述问题，本发明提供一种简易、可拆卸多次使用的教学用曝气充氧装置。
本发明是通过以下技术方案实现的，提供一种教学用曝气充氧装置，包括：底座、竖直设于底座上方的曝气筒、与外部水源连通的水箱、与曝气筒底部通过管道连通的空气泵；所述曝气筒的最低端与水箱通过水管连通，所述水管上设有液体泵以及液体阀，且所述曝气筒底部安装有曝气头。
特别的，所述曝气筒顶部与水箱顶部通过一溢流管连通。
特别的，所述曝气头为砂孔曝气头。
特别的，所述曝气筒最低端不低于水箱最高端。
特别的，所述曝气筒底部与水箱顶部通过一排水管连通，该排水管上设有一排水阀。
特别的，所述曝气筒的高2-3m。
特别的，所述曝气筒的高2.5m。
特别的，所述管道上设有转子流量计。
本发明提供的教学用曝气充氧装置，依次通过空气泵、转子流量计、砂孔曝气头和管道将其串联起来，与传统的空气压缩机相比，耗能小，噪声小，特别是曝气性能的实验教学；同时配备了溢流管，防止曝气筒中水位过高，溢流回水箱可以重复使用；砂孔曝气头可以更换使用，曝气筒可以更换，对于本专科实验教学而言，可以重复使用，并且更换配件操作方便简单，有利于降低能耗和成本。其在整个曝气充氧过程中，通过转子流量计可以调节空气流量，并且采用的空气泵耗电量小，产生噪声小，有利于实验教学；同时溢流管可以防止水位过高，水位过高时溢流回水箱，可以重复使用。该曝气充氧装置具有结构简单、便于操作、可拆卸并多次使用的优点。
【附图说明】
图1为本发明一种教学用曝气充氧装置的结构示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明。
请参阅图1，本发明提供一种教学用曝气充氧装置，包括：底座1、竖直设于底座1上方的曝气筒2、与外部水源连通的水箱3、与曝气筒2底部通过管道11连通的空气压缩机4；所述曝气筒2的最低端与水箱3通过水管5连通，所述水管5上设有液体泵6以及液体阀7，且所述曝气筒2底部安装有曝气头8。
特别的，所述曝气筒2顶部与水箱3顶部通过一溢流管9连通；该溢流管9与水3连通，可以将曝气筒2内多余的水排入水箱，从而，可以防止曝气筒2内因水位过高而溢出，同时避免水的浪费。
特别的，所述曝气头8为砂孔曝气头；采用砂孔曝气头，使得曝气头8 底部阻力低，提升能力强，从而提高了充氧效率。
特别的，所述曝气筒2最低端不低于水箱3最高端；如此设计，可以保证水在自身作用下更加顺利的流入水箱3，从而保证工作的顺利进行。
特别的，所述曝气筒2底部与水箱3顶部通过一排水管10连通，该排水管10上设有一排水阀(图中未绘示)，如此设计，可以在实验结束后，将曝气筒2内的水排入水箱3。
特别的，所述曝气筒2的高为2-3m,本发明优选为2.5m；此处若曝气筒2的高度低于2米，由于曝气筒2内水量太少，造成教学时间过短，不利于教学效果；若高于3m，学生不方便操作，因此曝气筒2的高度为2-3m。
特别的，所述管道11上设有转子流量计12；该转子流量计12可以调节曝气用空气流量的大小，从而间接提高实验结果的准确性。
采用本发明提供的教学用曝气充氧装置的具体实验步骤如下：
(1)检查实验装置的各阀门状态。要求：关闭曝气筒、水箱排水阀；关闭空气阀；关闭液体阀。
(2)配置实验用水。向水箱中加满自来水，测量水箱内原水体积，用便携式溶氧仪测出其DO值。
(3)计算Na2SO3的加药量。
①Na2SO3的投加量2Na2SO3+O2＝2Na2SO4
相对分子量之比为：M(O2)/2M(Na2SO3)＝32/2*126＝1/8
故Na2SO3理论用量为水中溶解氧量的8倍。由于水中含有部分杂质会消耗亚硫酸钠，故实际用量为理论用量的1.5倍，所以实验投加的Na2SO3 量计算方法如下：
W1＝0.012ρV
式中W1——亚硫酸钠投加量，单位为g；
ρ——实验时测出的溶解氧质量浓度，单位为mg/L；
V——原水体积，单位为L。
(4)加药：用少量水将Na2SO3溶解，均匀倒入原水箱内，同时将溶解的钴盐也倒入水中，用木棍轻轻搅拌混匀。
(5)用便携式溶解氧仪测定原水中的DO值，待DO值降为零或接近零时，方可进行曝气充氧实验。
(6)穿孔曝气实验
①打开液体阀，启动液体泵，向曝气筒加水至35L处；
②关闭液体泵和液体阀，防止曝气筒中水回流；同时启动空气压缩机；
③将便携式溶解氧仪的探头放入曝气筒水中，在进水过程中若无明显充氧，DO值应接近零，记录此时DO值，即为t0时刻的溶解氧浓度；
④打开空气阀，调节气体流量，控制其流量在0.5～1m3/h范围内；
⑤当空气从曝气筒底部均匀冒出，开始计时并定时记录水中的DO值(在曝气初期，由于溶解氧的转移速度较快，可15s记录一次；2min后可调整为30s一次；5min后可调整为1min一次)直到水中DO值不再变化为止。
⑥关闭空气阀，打开排水阀排水，待筒内水排净后关闭排水阀。
⑦改变气体流量重新进行一次实验，与前一种曝气条件比较。

Claims (8)

1.一种教学用曝气充氧装置，其特征在于，包括：底座(1)、竖直设于底座(1)上方的曝气筒(2)、与外部水源连通的水箱(3)、与曝气筒(2)底部通过管道(11)连通的空气压缩机(4)；所述曝气筒(2)的最低端与水箱(3)通过水管(5)连通，所述水管(5)上设有液体泵(6)以及液体阀(7)，且所述曝气筒(2)底部安装有曝气头(8)。
2.根据权利要求1所述的一种教学用曝气充氧装置，其特征在于，所述曝气筒(2)顶部与水箱(3)顶部通过一溢流管(9)连通。
3.根据权利要求1所述的一种教学用曝气充氧装置，其特征在于，所述曝气头(8)为砂孔曝气头。
4.根据权利要求1所述的一种教学用曝气充氧装置，其特征在于，所述曝气筒(2)最低端不低于水箱(3)最高端。
5.根据权利要求1所述的一种教学用曝气充氧装置，其特征在于，所述曝气筒(2)底部与水箱(3)顶部通过一排水管(10)连通，该排水管(10)上设有一排水阀。
6.根据权利要求1所述的一种教学用曝气充氧装置，其特征在于，所述曝气筒(2)的高2-3m。
7.根据权利要求1所述的一种教学用曝气充氧装置，其特征在于，所述曝气筒(2)的高2.5m。
8.根据权利要求1所述的一种教学用曝气充氧装置，其特征在于，所述管道(11)上设有转子流量计(12)。
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